شبيه‌ساز تومور فعال سازي شده توسط نقره و برآورد بهبود دز در فوتون درماني

Simulation of silver nanoparticle radio-sensitized tumor and evaluation of dose enhancement in photon therapy

درمان تومور با استفاده از عناصر فعال‌ساز روشي است كه افق­ هاي جديدي را در راديوتراپي نويد مي‌دهد. به­ دليل وجود پارامترهاي مختلف و شرايط فيزيكي متنوع در اين روش درماني، استفاده از مدل­ هاي شبيه­ سازي، آسان­تر، كم ­هزينه­ تر و سريع­تر از روش ­هاي عملي براي پيش­بيني راهكارهاي بهينه ­سازي طراحي درمان مي‌باشد. بنابراين در اين مطالعه از شبيه‌ساز‌هاي مونت كارلو جهت بررسي كمي ‌افزايش دز و عوامل مؤثر بر فوتون درماني در تومور فعال‌شده توسط نانوذرات نقره استفاده شده ­است. همچنين منظور كردن تركيب دقيق و توالي بافت‌هاي متفاوت كار اصلي اين مقاله است. براي اين منظور فانتوم سر با تركيبات واقعي آن توسط كد MCNPX مدل شد. تومور معمولي و تومور فعال‌شده توسط نانوذارت نقره شبيه‌سازي شدند. در اين تحقيق فرض شد كه نانوذرات به طور همگن در تومور توزيع شده باشند. محاسبات دز و بهبود آن در فوتون درماني محاسبه گرديدند. نتايج بهبود دز را در تومور فعال‌شده توسط نانوذرات نقره نشان مي‌دهند. وابستگي اين پارامتر به غلظت، يك وابستگي خطي مي‌باشد. هرچند انرژي لبه k نقره 25/53 كيلو الكترون­ولت است اما انرژي بهينه بين 35 تا 45 كيلو الكترون­ولت قرار دارد. همچنين مشخص شد كه با افزايش عمق، فاكتور بهبود دز كاهش مي‌يابد.

Treatment of radio-sensitized tumor is one of the promising modalities in radiotherapy. Since the different parameters and physical conditions vary in the treatments, the use of simulation models is easier, less costly and faster than practical methods for forecasting the solutions designed to optimize treatment. Therefore in this study, Monte Carlo simulations are applied to investigate the dose enhancement and the influential factors in photon therapy of silver nanoparticle radio-sensitized tumor. Consideration of the exact composition and sequence of the different tissues is the main task of this article. Head phantom with its actual composition was modeled by MCNPX code. Common tumor and silver nanoparticle radio-sensitized tumor are simulated. In this study, it was assumed that nanoparticles in the tumor are distributed homogeneously. Dose Calculation and its enhancement in photon therapy were calculated. The results show improved dose in the silver nanoparticles radio-sensitized tumor. This parameter is a linear function of concentration. Although silver k edge energy is 25.53 KeV, but optimized energy is between 35 to 45 KeV. Moreover, it is concluded that dose enhancement decreases by increasing the tumor depth.